N-Pulse: un projet étudiant en route vers le Cybathlon 2028

Un casque capable de lire l’activité cérébrale, un bracelet qui décode l’activité musculaire, un accessoire de retour haptique et une prothèse de bras bionique. Tels sont les projets sur lesquels planchent des étudiantes et étudiants de l’EPFL. Rassemblés au sein du projet N-Pulse et soutenus par l’initiative MAKE, ils se préparent au Cybathlon. Organisée en Suisse, cette compétition internationale unique fait s’affronter des personnes en situation de handicap en utilisant des technologies d'assistance robotiques avancées pour accomplir des tâches du quotidien.

« Comme la philosophie des projets MAKE est d’avoir une échéance pour garder les étudiants soudés, nous avons décidé de participer à la prochaine compétition Cybathlon qui aura lieu en 2028. Ça nous laisse le temps de faire évoluer les projets », précise Evan Massonnet, vice-président de l’association et étudiant en master Neuro-X.

L’équipe des DLL, Discovery Learning Laboratories, qui encadre les projets étudiants, a sollicité des spécialistes, comme Mahsa Shoaran, professeure de la Faculté des sciences et techniques de l'ingénieur, ainsi que Mohammad Ali Shaeri, tous deux du Laboratoire de neurotechnologies intégrées à Campus Biotech. « Nous avons immédiatement accepté, face à ces étudiants très motivés à développer des interfaces cerveau-machine », répond la professeure Masha Shoaran. « Notre laboratoire travaille directement sur ces interfaces, tant sur le matériel que sur le logiciel.»

Une aide déterminante leur a été apportée par Mohammad Ali Shaeri, scientifique principal et interlocuteur clé de N-Pulse. Expert en algorithmes comme en matériel, il a encadré de nombreux projets étudiants, dont ceux de Roman Danylovych et Evan Massonnet. Charles Stockman a ensuite rejoint le duo, pour initier N-Pulse, qui a ensuite été intégré aux projets MAKE et rassemble aujourd’hui une cinquantaine d’étudiantes et étudiants. « Les interfaces neuronales sont souvent invasives, et les alternatives non invasives restent techniquement difficiles », explique Charles. Il souligne aussi le caractère très interdisciplinaire de la neurotechnologie, à la croisée des sciences des matériaux, de l’électronique, du traitement de signal, de la mécanique, de l’informatique logicielle et de l’intelligence artificielle pour interpréter les signaux cérébraux.

Un des défis majeurs du projet est le design des outils d’assistance. Que doit offrir une prothèse pour être vraiment utilisable ? Quelles sont les informations nécessaires pour effectuer des gestes corrects ou exercer la bonne pression ? « Si une personne veut attraper son téléphone, il ne faut pas qu’il glisse entre les doigts », souligne Evan. La miniaturisation est tout aussi cruciale : « Nos casques de recherche sont énormes, je doute qu’une personne accepte d’en porter un au quotidien pour contrôler sa prothèse. »
La sécurité des batteries, fixées sur le corps, est un autre enjeu. « Cela ne doit pas être trop lourd, car une personne amputée de la main ne sollicite plus son biceps », ajoute Christophe Hreich, étudiant en deuxième année de Bachelor en microtechnique, qui développe un poignet robotique. « Nous apprenons en testant, en nous trompant et en recommençant. Chaque itération, j’en suis à la cinquième, nous rapproche d’une solution viable. »

Design, sécurité, miniaturisation et analyse des données : « s’ils parviennent à assembler tout cela dans un système cohérent, ce sera déjà une très belle réussite », se réjouit Mohammad Ali Shaeri. De plus, l’approche open source est un atout majeur. « Elle permet aux étudiants d’expérimenter librement, de concevoir leur propre matériel et de rendre la technologie plus accessible à la communauté scientifique et médicale », détaille Masha Shoaran. En rendant accessibles les données, davantage de personnes les utilisent, ce qui génère encore plus de données, indispensables pour améliorer les algorithmes. « C’est une tendance globale dans le décodage neuro-IA : plus les outils sont publics, plus il devient possible de développer des modèles avancés et performants », précise la chercheuse.

En parallèle, les étudiants sont accompagnés sur les aspects éthiques, la validation des projets et la collaboration avec de futurs utilisatrices et utilisateurs. Selon Evan Massonnet, « il y a énormément de contraintes parce qu’on a besoin de données personnelles. » Comment on les traite ? Qui est impliqué ? Est-ce que ce sont des adultes ou des enfants ? Il y a également beaucoup de réglementations : celles de l’EPFL, celles du canton, celles du comité éthique de Campus Biotech et du Laboratoire qui nous supervise. « Toutes ces validations éthiques, c’est pénible et stressant, mais c’est aussi une aventure et une opportunité de comprendre le système de régulation de l’industrie biomédicale », conclut l’étudiant.